起重機械構件屈曲的加固設計

孫開鸞

棗莊科技職業(yè)學院，山東棗莊 277500

起重機是現(xiàn)代建筑業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的常用工具，其取代人工操作方式承擔著巨大的荷載，實現(xiàn)了機械生產(chǎn)的一體化。由于機械設備承受荷載超出標準范圍，導致內(nèi)部構件受損而出現(xiàn)屈曲現(xiàn)象。為了避免各種質量問題及安全問題，企業(yè)應針對構件屈曲制定有效的加固支撐方案。

1 起重機常見的屈曲分析

屈曲分析的常見形式：1）側扭屈曲。梁跨度中部無側向支承或側向支承距離較大，在最大剛度主平面內(nèi)承受橫向荷載或彎矩作用時，梁截面可能產(chǎn)生側向位移和扭轉；2）彈性屈曲。即假定壓桿屈曲時不發(fā)生扭轉，只是沿主軸彎曲。對開口薄壁截面構件，在壓力作用下有可能在扭轉變形或彎扭變形的情況下喪失穩(wěn)定。

2 起重機構件屈曲造成的不利影響

構件屈曲是一種異常變形狀態(tài)，起重機金屬構件受力過大而引起的屈曲變形。力學理論研究顯示，當金屬構件長時間處于屈曲狀態(tài)，極易發(fā)生斷裂、磨損、彎曲等問題，這對整臺機械設備的安全運行是不利的。從實際操作情況看，起重機構件屈曲造成的破壞作用集中表現(xiàn)為受力失衡、構件損壞等兩方面。

1）受力失衡。隨著機械化生產(chǎn)進程的加快，起重機日常操作承受的荷載也越來越大。局部屈曲造成金屬構件變形，出現(xiàn)了不同程度的受損問題，承擔的荷載會轉移到其它構件中。原先處于穩(wěn)定狀態(tài)的構件，會因為受力荷載迅速擴大而失去平衡，如圖1，減小了起重機吊起的重力荷載；

圖1 受力失衡的表現(xiàn)

2）構件損壞。起重機在起吊貨物時，承載主梁及金屬支腳共同分配承擔了重量荷載。操作人員未合理調(diào)整起重機布置情況，造成重力荷載過于集中在某一點，如：支腳、主梁。此種情況易產(chǎn)生局部屈曲現(xiàn)象，荷載超過構件承受范圍便會造成構件損壞問題。

3 屈曲約束支撐的實際應用

鑒于局部屈曲對金屬結構產(chǎn)生的破壞作用，企業(yè)必須針對局部屈曲發(fā)生的因素制定針對性的處理方案，營造更加優(yōu)越的造船生產(chǎn)環(huán)境。屈曲約束支撐技術是生產(chǎn)人員長期積累的新方案，如圖2，其能夠結合起重機金屬結構的具體形式，發(fā)揮良好的結構支撐效果，增強金屬構件的穩(wěn)定性。

1）承載方面。為了避免局部屈曲對起重機產(chǎn)生的力作用，技術人員可利用組合構件對屈曲現(xiàn)象進行處理。由于加固構件的抗拉性能不足，支撐結構未能持久運用。屈曲約束支撐技術采用了高性能構件材料作為配件，并對支撐體進一步優(yōu)化調(diào)整。如：經(jīng)過改造后的支撐體，在金屬構件外部應用套管，從而限制了受壓屈曲的發(fā)生程度；

圖2 屈曲約束支撐圖示

2）抗震方面。底座是造船起重機的基礎結構，決定了起重機在實際吊裝作業(yè)中的穩(wěn)定性?？紤]到保證基層結構的牢固性，屈曲約束支撐方案顯著改善了底座結構的抗震性能。如：起重機吊裝超重型貨物時，金屬構件發(fā)生局部屈曲的可能性越大。屈曲約束支撐結構的變形性能適應了抗震要求，有效分解了地震產(chǎn)生的受力作用；

3）支撐方面。屈曲約束支撐融合了傳統(tǒng)金屬構件支撐方案的優(yōu)勢，并且對常規(guī)金屬構件保護結構加以改進。其中，該技術在約束支撐方面的作用更加突出，綜合防范了起重機在高負荷工作狀態(tài)下面臨的意外風險。屈曲約束支撐的應用情況：通過協(xié)調(diào)受拉、受壓構件的承載力大小，避免相連接構件內(nèi)部受力過大，減小了金屬構件截面的受力影響。

4 結論

總之，起重機構件屈曲是一種異?，F(xiàn)象，為了避免屈曲造成的構件受損問題，采取屈曲約束支撐是較為實用的方法。必要時屈曲約束支撐可更換新的構件加固金屬結構，從局部上改善了起重機的操控性能。

[1]肖強.機械失效分析及其在質量鑒定中的應用[J].監(jiān)督與選擇，2002(7).

[2]朱孝錄.機械零件失效分析講座——第1講 機械零件失效分析概述[J].機械工人.冷加工，1999(1).

[3]葉衛(wèi)平，宮秀敏，周一志，陳子惠，項長治，曾慶樹.軸承組合凹模失效分析及提高壽命的研究[J].武漢工學院學報，1994(1).

[4]何良漢，安琦.磁力泵推力滑動軸承失效分析及改進[J].潤滑與密封，2005(6).

[5]趙燕，王文臣.深溝球軸承早期失效分析[J].哈爾濱軸承，2009(2).

[6]王松竹，吳子紅，向寓華，曾杰.6L2K活塞式壓縮機滑動軸承失效分析[J].黑龍江科技信息，2010(18).

[7]徐為民，瞿鐵.螺旋錐齒輪斷齒失效分析[J].礦山機械，1992(3).

[8]郭忠誠，李天培，馮有盛.凸輪摩擦副失效分析及其改進措施[J]. 機械工程材料，1996(4).

[9]張彤.噴油螺桿空氣壓縮機某事件的失效分析[J].流體機械，1997(9).